JP4432077B2

JP4432077B2 - 合成樹脂製壜体の口筒部

Info

Publication number: JP4432077B2
Application number: JP2004024304A
Authority: JP
Inventors: 敏正田中; 高雄飯塚; 幸夫腰高; 一彦清水
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: JP2005212872A

Description

本発明は、ポリエチレンテレフタレート樹脂等により延伸ブロー成形された合成樹脂製壜体の口筒部の構造に関するものである。

特許文献１には、高温での充填あるいは熱処理工程のある製品たとえばお茶、果汁飲料用等に使用されるポリエチレンテレフタレート樹脂製２軸延伸ブロー成形壜体（以下ＰＥＴボトルと記す。）についての記載があるが、お茶、果汁飲料、液体調味料等のように高温（８０〜９０℃程度）での充填あるいは熱処理工程のある製品向けのＰＥＴボトルでは熱結晶化処理により熱変形強度が強化された所謂耐熱口筒部が使用される。

図８に特許文献１に示される耐熱口筒部の代表例を示すが、熱結晶化処理により口筒部全体が白化した状態であり、ネジ山３の下部には不正操作あるいは誤操作による開栓を防ぐ機能を有したピルファープルーフネジキャップ用のビードリング８と共に、ネックリング９を有するものである。ここで図８のメッシュによるハッチングは熱結晶化による白化状態を表す。
特開平１０−０５８５２７号公報

また近年においては上記ＰＥＴボトルは、１３０℃程度での高温殺菌処理を要するレトルト食品向けへも使用されるようになってきている。

ここで、口筒部の熱結晶化処理に伴ない熱収縮変形が発生するが、たとえば省資源の点から筒壁２の肉厚、あるいはビードリング８の寸法、特に高さ幅寸法を大幅に減少させたりすることにより、またレトルト食品容器として使用可能な耐熱性を得るために１８０℃程度の高温での熱結晶化処理が必要であり熱結晶化処理に伴う収縮変形により、口筒部１の筒壁２の上端面に不正な引けが発生し、これによりネジキャップした際のシール性が損なわれると云う問題があった。

不正な引けの発生原因は主として筒壁外周面に形成されたネジ山の形状の周方向における差異（たとえばネジ山の始端部等）に関連し、この差異によって射出成形時における樹脂流動および冷却固化挙動が影響を受け不正な引けが発生すると考えられる。たとえば筒壁の肉厚を薄肉にするとその分、周方向におけるネジ山の形状の差異が強調されるために引けが大きくなり、また熱結晶化処理高温を１８０℃程度の高温にすると熱収縮の不均一性がさらに大きくなる。

そこで、本発明は、上記した従来技術における問題点を解消すべく創案されたもので、溶融樹脂の流動および冷却固化挙動に対するネジ山形成部分の影響を、口筒部の周方向に沿ってできる限り均等となるようにすることを技術的課題とし、もって高い耐圧性および耐熱性を兼ね備え、安定して高いシール性、および省資源化を得ることを目的とする。

上記技術的課題を解決する請求項１記載の発明の手段は、
射出成形したプリフォームを２軸延伸ブロー成形した、合成樹脂製壜体の口筒部において、
口筒部の筒壁の外周面の、ネジ山の上方の高さ位置に筒壁の上端面における熱結晶化処理による引けの発生を抑制するための凹溝を周方向に沿って形成すること、そして熱結晶化処理により白化させること、にある。

従来の口筒部の上端面における、熱結晶化による引け（凹部）の発生の理由は次のように推定される。すなわち２軸延伸ブロー成形では射出成形による試験管状のプリフォームを使用し、この射出成形において溶融樹脂はプリフォームの底部から射出され口筒部上端面に向かって流動するが、たとえばネジ山の始端部あるいは終端部の位置、ネジ山の重なり本数等の筒壁へのネジ山の配設形状により口筒部の周方向でみて、樹脂の流動状態に大きな差異ができる。

また、筒壁の上端面近傍は流動の末端近傍であるため樹脂温度が低くなっており流動状態の影響により、圧力状態の差異、分子配向の違いが大きくなると共に、流動の最終段階であるため直後に型締め、冷却工程となり、分子配向の緩和のための時間が短く、流動中に発生した分子配向状態の相違が成形品に残留してしまい、この残留した分子配向状態の影響で、熱結晶化挙動における収縮量の差異が大きく発生するためと考えられる。

さらに詳述すると、口筒部の周方向について薄肉部分と厚肉部分とがあった場合、薄肉部分では、樹脂流動により分子配向の程度が大きくなり、冷却固化した状態での分子配向の程度は比較的大きくなる。一方、分子配向の大きな部分での熱結晶化による結晶化の進行は比較的遅く密度の増加が比較的小さい。これらにより、薄肉部分では熱結晶化による収縮量が比較的小さく、逆に厚肉部分では収縮が比較的大きくなり、周方向でみて収縮量の差異ができ、その結果として引けが発生する。

そして、ここで口筒部の周方向についての薄肉部分と厚肉部分の主たる要素はネジ山の配設形状であり、たえばネジ山の始端部あるいは終端部近傍位置では比較的薄肉となり、ネジ山が複数重なって形成される部分では厚肉部分となる。

また、比較的低い温度での熱処理ではシール性等の面から引けの発生状態が許容範囲であったとしても、耐熱性をより向上させるために熱処理温度を１８０℃程度の高温にすると熱収縮量が大きくなると共に、収縮量の不均一性も大きくなることが十分推定される。

ここで、たとえば口筒部の肉厚を十分大きくした場合にはネジ山のある部分とない部分での、樹脂の流動通路の比が小さくなり、流動中に発生する分子配向状態の相違を小さくすることができるが、ＰＥＴボトルの生産性、コストダウン、省資源等の面からの現実的な肉厚の範囲内ではこの分子配向状態の相違を十分に小さくすることは困難である。

請求項１記載の構成は上記したような考えを基に、創出したものであり、
筒壁外周面の上端部、ネジ山の上方に、特にはネジ山の配設態様を考慮して、凹溝を所定の中心角度位置、および所定の中心角度範囲に亘り周方向に沿って形成することにより、凹溝を形成した周方向位置において樹脂の流動通路をその分狭くすることにより、全体として樹脂の流動状態を調整して周方向における流動状態、そして分子配向状態の差異を小さくすることができ、熱結晶化処理による口筒部上端面における引けの発生を効果的に抑制することができる。

ここで、凹溝の形成効果はその形成深さがたとえば筒壁の肉厚の１／１０程度の場合であっても発揮させることができ、この凹溝の形成に伴なう筒壁の上端面直下の外周面とネジキャップ内周面上端部とにより形成されるシール性を損なうことがない範囲で、引けの発生を抑制することができると共に、外観的にも目立たないものとすることが可能となる。

凹溝の上記のような作用効果は、この凹溝をネジ山の上方という樹脂流動の末端の極く近傍に形成するためであると考えられる。すなわち流動末端の極く近傍では、樹脂温度がかなり低下して、樹脂粘度が高い状態にあるため僅かな流動通路深さの変更により分子配向状態の調整が十分可能となる。

また、凹溝の形成本数、形成高さ位置、周方向位置およびその形成範囲、溝の深さ、溝の幅等の要素を変えて様々に凹溝を形成することができるが、基本的には実験的に引けの程度を確認しながら、最適な凹溝の形成態様をを決めることができる。

請求項２記載の発明の手段は、請求項１の発明において凹溝を周溝状に形成すること、にある。

請求項２記載の上記構成により、凹溝を最もシンプルな形状で形成することができる。また、同じ断面形状を有した凹溝を周溝状に形成しても周方向における樹脂流動の不均一性を抑制することは可能である。すなわち、ネジ山部分を通過した樹脂流動履歴の周方向における差異を超えるような流動履歴を周溝状に形成した凹溝によって溶融樹脂に付与し、流動状態をより均一にすることが可能である。

また引けの発生状態により、深さ等を周方向において変化させて凹溝を形成することにより、さらに効果的に引けの発生を抑制することができる。

請求項３記載の発明の手段は、請求項１記載の発明において、凹溝を間欠的に周溝状に形成すること、にある。

請求項３記載の上記構成により、引けの発生状態を観察しながら凹溝を間欠的に周溝状に形成することにより、シンプルな形状で周方向における流動状態を調整することができ、効果的に引けの発生を抑制することができる。
なお本請求項の構成は周溝状の凹溝の１箇所が欠けている場合も含むものとする。

請求項４記載の発明の手段は、請求項３記載の発明において、ネジ山の本体始端近傍位置を中心として、中心角度で１０°〜５０°に亘る範囲を、凹溝を形成しない凹溝欠部とすること、にある。

ネジ山の本体始端では周方向にネジ山の山の高さ分、流動通路が急激に変化する部分である。そしてその詳細な機構は現在のところ必ずしも明らかではではないが、この本体始端から一定の中心角度の位置に本体始端位置に起因すると推定される引けが高い頻度で発生する場合がある。

そこで請求項４記載の上記構成により、ネジ山の本体始端近傍位置を中心として、１０°〜５０°に亘る範囲を、凹溝を形成しない凹溝欠部とすることにより、凹溝を形成した領域での樹脂流動幅を狭くしてプリフォームの射出成形時のネジ山の本体始端近傍における樹脂の流動状態の急激な変化の影響を調整することができ、本体始端から一定の中心角度の位置に高い頻度で発生する引けを効果的に抑制することができる。

請求項５記載の発明の手段は、請求項１、２、３または４記載の発明において、ネジ山の本体始端および本体終端からそれぞれ、ネジ山の幅および高さを緩やかに縮小させた始端延長部および終端延長部を延長設すること、にある。

請求項５記載の上記構成により、ネジ山の幅および高さを緩やかに縮小させた始端延長部および終端延長部によりパリソンの射出成形時における、ネジ山の本体始端および本体終端近傍における樹脂の流動状態の急激な変化を避けることができ、凹溝の作用と相俟って口筒部上端面での引けの発生をより効果的に抑制することができる。

請求項６記載の発明の手段は請求項１、２、３、４または５記載の発明において、口筒部に複数のネジ山を多条ネジ状に有すること、にある。

レトルト食品向けの壜体では、内容液がペースト状の場合も多く、スプーン等で取り出すことを考慮して広口壜が使用されるが、ネジキャップの脱着に要する回動操作量を少なくすると共に、口筒部を成形するに要する合成樹脂材料量を少なくし、また壜体の口筒部の高さ寸法が過大とならないように殆んど例外なしに多条ねじ構造を採用している。

ここで、請求項６記載の上記構成により、ネジ山が多条ネジ状である場合には、本体始端あるいは本体終端が複数存在する等引けの発生要因が複雑となるが、引けの発生状態を観察することにより、この引けの発生状態と関連させながら凹溝を所定の位置に形成することにより、レトルト食品向けの高温熱処理においても、効果的に引けの発生を抑制するこが可能となる。

請求項７記載の発明の手段は、請求項１、２、３、４，５または６記載の発明において、口筒部をネジ山の下方にビードリングおよびネックリングを付設した構造とし、このビードリングおよびネックリングを含めて、口筒部を熱結晶化処理により白化させること、にある。

請求項７記載の上記構成により、口筒部にはネジ山の下方に必要に応じてビードリングおよびネックリングが付設され、このビードリングおよびネックリングを含めて口筒部を熱結晶化により白化させるが、これらビードリングおよびネックリングにより口筒部の下部に全周に亘って比較的肉厚の部分が形成されるので、樹脂流動に対するねじ山の影響を、ある程度緩和することができる。

本発明は上記した構成であり、以下に示す効果を奏する。
請求項１記載の発明にあっては、凹溝を、所定の位置および中心角度範囲に亘り周方向に沿って形成することにより、樹脂流動状態を調整して周方向における流動状態、分子配向状態の差異を小さくでき熱結晶化処理による口筒部上端面における引けの発生を効果的に抑制することができる。

凹溝を樹脂流動の末端の極く近傍に形成するので、凹溝の形成効果はその形成深さがたとえば筒壁の肉厚の１／１０程度の場合であっても発揮される。

請求項２記載の発明にあっては、周溝状に形成することことにより凹溝を最もシンプルな形状で形成することができる。また、ネジ山部分を通過した樹脂流動履歴の周方向における差異を超えるような流動履歴を凹溝により樹脂に加えることにより、流動状態を均一にすることが可能である。

請求項３記載の発明にあっては、引けの発生状態を観察しながら凹溝を間欠的に周溝状に形成することにより、シンプルな形状で周方向における流動状態を効果的に調整することができる。

請求項４記載の発明にあっては、ネジ山の本体始端近傍における樹脂の流動状態の急激な変化の影響を調整することができ、本体始端から一定の中心角度の位置に高い頻度で発生する引けを効果的に抑制することができる。

請求項５記載の発明にあっては、始端延長部および終端延長部によりパリソンの射出成形時における、ネジ山の本体始端および本体終端近傍における樹脂の流動状態の急激な変化を避けることができ、凹溝の作用と相俟って口筒部上端面での引けの発生をより効果的に抑制することができる。

請求項６記載の発明にあっては、引けの発生要因が複雑な多条ネジ状のネジ山を有する口筒部であっても、引けの発生状態を観察することにより、この引けの発生状態と関連させながら凹溝を所定の位置に形成することにより、効果的に引けの発生を抑制するこができ、レトルト食品向けの用途にも幅広く使用することができる。

請求項７記載の発明にあっては、ビードリング等により樹脂流動に対するねじ山の影響を、ある程度緩和することができるので、引け発生をさらに効果的に抑制することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１〜図５は本発明の口筒部１の一実施例を示すものであり、図１は、本発明の口筒部１の一実施形態を有する壜体の全体正面図を示すもので、この壜体はＰＥＴ製の２軸延伸ブロー成形品で、有底円筒形状をした胴部１２の上端に、十二角錐台筒形状をした肩部１１を介して、本発明による口筒部１を起立連設して構成されている。なお、図１のメッシュ状のハッチングは熱結晶化処理による白化状態を表すが、図２〜図４では形状を明確に示すため、このハッチングを省略している。

口筒部１は、円筒形状をした筒壁２の外周面上半分に、連続ネジ構造となっているネジ山３を３条設けた多条ネジ構造を有し、この多条ネジ構造の直下には、ネジ山３と連続することなく、高さ幅の小さい、合成樹脂製ピルファープルーフネジキャップ専用のビードリング８が設けられており、さらに筒壁２の外周面下端部には、サポートリングとして機能するネックリング９が設けられている。

口筒部１は、ネックリング９を含めて、その全体が熱結晶化により白化されているが、この熱結晶化処理は、口筒部１だけに制限されることはなく、口筒部１と肩部１１との接続部分である首部の上端部も一緒に熱結晶化してもよく、場合によっては、首部の略全域を、結晶化程度の低い状態で熱結晶化してもよい。

各ネジ山３（３ａ、３ｂ、３ｃ）はそれぞれ、本体始端３ｓ（３ｓａ、３ｓｂ、３ｓｃ）および本体終端３ｅ（３ｅａ、３ｅｂ、３ｅｃ）からネジの高さおよび幅を先端に向かって小さくするようにした始端部４（４ａ、４ｂ、４ｃ）および終端部５（５ａ、５ｂ、５ｃ）を有し、各ネジ山３は始端部４および終端部５を含めて中心角度２３７°に亘って形成されており、３条のネジ山３が等中心角度に配置している。なお以下ネジ山に関し、３条のネジ山のうち個々のネジ山について言及する場合には符号にａ、ｂ、ｃを付加して示すこととする。

また、ネジ山３の上端部直上の位置に、３箇所に配置された凹溝欠部７を除いた部分に周溝状の凹溝６を間欠的に形成しており（図４、５参照）、本実施例ではこの凹溝６の溝深さは筒壁２の略１／１０程度であり、凹溝欠部７の範囲は中心角度で４０°である。

ここで、凹溝欠部７の配置位置は、凹溝６を形成していない口筒部１において引けの発生位置を観察して、この発生位置とネジ山３の配設態様等を関連付けながら実験と共に、樹脂の流動状態を考慮しながら決めることできる。図６は上記凹溝６が形成されていないことを除いて本実施例と同様な口筒部１の比較例を示すものであり、本実施例の図５同様に口筒部１の一部を展開して示す説明図である。

この図６に示される比較例の口筒部１を１８０℃で熱結晶化処理をすると図６中に示されるｈ１、ｈ２、ｈ３の３箇所の位置に顕著な引けの発生が見られた。また、この引けの発生位置は各ネジ山３ａ、３ｂ、３ｃの本体始端３ｓａ、３ｓｂ、３ｓｃから（図６中の一点鎖線で示される位置から）螺合方向に中心角度で２０〜４０°の位置であった。

本実施例は、引けが、発生位置ｈ１、ｈ２、ｈ３等のように各ネジ山３の本体始端３ｓから螺合方向に中心角度で２０〜４０°の範囲に高頻度で顕著に発生すること、また本体始端３ｓでは本体終端３ｅが隣接して位置していることもあり、全体として樹脂流路が狭くなっていること等を考慮して本体始端３ｓ近傍を中心に中心角度で４０°に亘る範囲を凹溝欠部７とし、凹溝６を間欠的に周溝状に形成したものである。

すなわち、樹脂流動の終端近傍において凹溝欠部７以外の部分の樹脂流動を凹溝６により狭くして、樹脂流動全体を調整しようとしたものであるが、この間欠的な周溝状とした凹溝６の形成によりそれぞれの引け発生位置ｈ１、ｈ２、ｈ３での引け発生が抑制され、ネジキャップによるシール性、外観上から許容範囲とすることができた。

プリフォームの射出成形時の、口筒部上端部近傍における樹脂流動は複雑であり、各本体始端３ｓａ，３ｓｂ，３ｓｃから螺合方向に中心角度２０°〜４０°の位置に引けが発生する機構は必ずしも明確ではないが、少なくとも、本実施例のように引け発生位置とネジ山３の形状を関連付けながら凹溝６の形成態様を変化させることにより、本実施例のように筒壁２の肉厚の１／１０程度の凹溝６によっても両者の流動末端における樹脂の流動挙動あるいは結晶化挙動を調整できることが分かった。

すなわち、まず凹溝６を形成しない状態での引けの発生する部分を特定して、その発生位置とネジ山３の形状等との関連を見て、その関連性に応じて所定の位置に凹溝６を形成することにより、流動状態あるいは結晶化挙動を調整して、結晶化に伴なう収縮を周方向に均一化することができ、引けの発生を効果的に抑制することができる。

図７は本発明の口筒部１の他の実施例を示すものであり、図５同様口筒部１の一部を展開して示す説明図である。図１〜５に示される実施例において、ネジ山３の始端部４および終端部５をさらに長くして、ネジ山３の幅および高さを緩やかに縮小させた始端延長部４ｐ（４ｐａ、４ｐｂ、４ｐｃ）および終端延長部５ｐ（５ｐａ、５ｐｂ、５ｐｃ）を延設したものであり、凹溝６の形成態様等、その他の構成は前述の実施例と同様である。

ネジ山３の幅および高さを緩やかに縮小させた始端延長部４ｐおよび終端延長部５ｐによりパリソンの射出成形時における、ネジ山３の本体始端３ｓおよび本体終端３ｅ近傍における樹脂の流動状態の急激な変化を避けることができ、凹溝６の作用と相俟って口筒部１上端面での引けの発生をさらに小さく抑制することができた。

なお、上記２つの実施例では凹溝による３条のネジ山のなかでも一つのネジ山の形態を取り上げてその引けを抑制した例について説明したが、本発明の特に凹溝の形成による引けの抑制にかかる作用効果は、熱結晶化処理して使用する口筒部に一般的に発揮されるものであり、勿論のことではあるがたとえば１条ネジ、２条ネジにおいてもネジ山始端部、ネジ山終端部等に起因する樹脂流動の不均一により発生する引けの抑制を効果的に抑制することができる。

また、レトルト食品向けの１８０℃という高温での熱結晶化処理に限らず、たとえばガス抜きのためにネジ山に欠部を形成した口筒部では比較的低い温度でも、顕著に引けが発生する場合があるが、このような場合でも本発明の凹溝の形成による、作用効果が期待され、多様なネジ山の形態に適用可能である。

また、凹溝の形成態様はその形成位置だけでなく、凹溝の形成により筒壁の外周面の上端部におけるネジキャップとのシール性が損なわれない範囲で、凹溝の深さ、幅等を変えたり、さらには周溝を複数本配置する等も考えられ、流動状態を調整するための手段として利用することができる。

以上説明したように本発明の口筒部は凹溝を口筒部の外周面上端部に形成することにより、レトルト食品向けの熱結晶化処理においても上端面における引けの発生を効果的に抑制するものであり、多様なネジ山形状にも対応可能であり、幅広い用途展開が期待される。

本発明の口筒部の一実施例を有する合成樹脂製壜体の正面図である。図１の口筒部を示す正面図である。図２の口筒部の縦断面図である。図２の口筒部の平面図である。図２の口筒部の一部を展開して示す説明図である。比較例の口筒部の一部を展開して示す説明図である。本発明の他の実施例を口筒部の一部を展開して示す説明図である。従来の耐熱性口筒部を示す正面図である。

符号の説明

１；口筒部
２；筒壁
２ｆ；上端面
３（３ａ、３ｂ、３ｃ）；ネジ山
３ｓ（３ｓａ、３ｓｂ、３ｓｃ）；本体始端
３ｅ（３ｅａ、３ｅｂ、３ｅｃ）；本体終端
４（４ａ、４ｂ、４ｃ）；始端部
５（５ａ、５ｂ、５ｃ）；終端部
４ｐ（４ｐａ、４ｐｂ、４ｐｃ）；始端延長部
５ｐ（５ｐａ、５ｐｂ、５ｐｃ）；終端延長部
６；凹溝
７；凹溝欠部
８；ビードリング
９；ネックリング
１１；肩部
１２；胴部
ｈ１、ｈ２、ｈ３；引けの発生位置

Claims

射出成形したプリフォームを２軸延伸ブロー成形した合成樹脂製壜体の口筒部であって、筒壁(2)の外周面の、ネジ山(3)の上方の高さ位置に筒壁(2)の上端面(2f)における熱結晶化処理による引けの発生を抑制するための凹溝(6)を周方向に沿って形成し、熱結晶化処理により白化させた合成樹脂製壜体の口筒部。
凹溝(6)を周溝状に形成した請求項１記載の合成樹脂製壜体の口筒部。
凹溝(6)を間欠的に周溝状に形成した請求項１記載の合成樹脂製壜体の口筒部。
ネジ山(3)の本体始端(3s)近傍位置を中心として、中心角度で１０°〜５０°に亘る範囲を、凹溝(6)を形成しない凹溝欠部(7)とした請求項３記載の合成樹脂製壜体の口筒部。
ネジ山(3)の本体始端(3s)および本体終端(3e)からそれぞれネジ山の幅および高さを緩やかに縮小させた始端延長部(4p)および終端延長部(5p)を延長設した請求項１、２、３または４記載の合成樹脂製壜体の口筒部。
複数のネジ山(3)を多条ネジ状に有する請求項１、２、３、４または５記載の合成樹脂製壜体の口筒部。
ネジ山(3)の下方にビードリング(8)およびネックリング(9)を付設した構造とし、該ビードリング(8)およびネックリング(9)を含めて、熱結晶化処理により白化させた請求項１、２、３、４、５または６記載の合成樹脂製壜体の口筒部。